Als er in de buurt van uw huis een vijver met een dam of beekje is, kunt u een uitstekende bron van gratis extra energie vormen. In het artikel wordt een voorbeeld bekeken van hoe je met je eigen handen een waterkrachtcentrale kunt maken met behulp van een waterrad. Een op deze manier gemaakte krachtcentrale kan een stroomsterkte leveren tot 6 A; geïnstalleerd op een kleine stroom, toonde de installatie een resultaat van 2 A. Dit is voldoende om de ontvanger en een paar gloeilampen aan te zetten. Het vermogen hangt af van de kracht waarmee het water stroomt.

Materialen en gereedschappen:
- hoeken en stukjes plaatwerk;
- schijven om een ​​wiel te maken (gebruikt uit de behuizing van de Onan-generator, die faalde);
- generator (gemaakt van twee Dodge-remschijven van 28 cm);
- de as en lagers zijn ook afkomstig van Dodge;
- koperdraad met een doorsnede van ongeveer 15 mm;
- Neodymium magneten;
- multiplex;
- polystyreenhars (nodig voor het vullen van de stator en rotor).

Productieproces:

Stap een. Een wiel maken
Om een ​​wiel te maken heb je twee stalen schijven nodig. In dit geval is hun diameter 28 cm (11 inch). De schijf moet worden gemarkeerd zodat duidelijk is waar de messen moeten worden geïnstalleerd. Om de messen te maken, neemt u een pijp met een diameter van 10 cm en snijdt u deze in de lengte in 4 delen. In totaal heeft het wiel 16 bladen. Om de schijven vast te zetten, worden ze vastgezet met vier bouten. Vervolgens kunt u de messen op de gewenste posities installeren. Ze zijn aan elkaar gelast. De opening tussen de schijven is 10 inch, dat wil zeggen dat de lengte van het wiel 10 inch is.

In dit stadium is de montage van de waterkrachtcentrale voltooid, het wiel is klaar, nu moet je een mondstuk en een generator maken. Aan één kant van de schijf zit een gat voor handige bevestiging wielen naar de generator.

Stap twee. Een mondstuk maken
Het mondstuk is nodig om water naar het wiel te leiden. De breedte is 10 inch, hetzelfde als de breedte van het wiel. Het mondstuk is gemaakt van heel stuk metaal door te buigen. Vervolgens wordt de constructie aan elkaar gelast door middel van lassen.

Nu kun je het wiel op de as monteren en is het mechanische deel van de waterkrachtcentrale bijna klaar. Het enige dat overblijft is het monteren en installeren van de generator.
Het mondstuk is in hoogte verstelbaar gemaakt, hierdoor regel je de waterstroom afhankelijk van de situatie.

Stap drie. Het in elkaar zetten van de generator
Het proces van het maken van een generator bestaat uit verschillende stappen. Eerst moet je een wikkeling maken, deze bestaat uit 9 spoelen. Elke spoel heeft 125 windingen. De diameter van de koperdraad is 1,5 mm. Elke fase wordt gevormd door drie spoelen, die in serie zijn geschakeld. Er zijn in totaal 6 uiteinden, hiermee kun je zowel een ster- als een driehoeksverbinding maken.

Ten slotte worden de spoelen gevuld met polyethyleenhars en komt de afgewerkte stator tevoorschijn. Het heeft een diameter van 14 inch en een dikte van 0,5 inch.

Om de generator in elkaar te zetten heb je multiplex nodig, er is een sjabloon van gemaakt. Vervolgens worden met dit sjabloon 12 magneten van 2,5 x 5 cm en een dikte van 1,3 cm geplaatst. Tenslotte wordt de rotor ook gevuld met polyethyleenhars. Dat is alles, na het drogen is de generator klaar.

Onder de aluminium afdekking bevinden zich gelijkrichters, die zijn gemaakt van driefasig wisselstroom constante. De schaalverdeling van de ampèremeter heeft een bereik van maximaal 6 A. Met de minimale opening tussen de magneten produceert het apparaat 12 volt bij 38 rpm.

Aan de achterkant van de generator bevinden zich twee offsetschroeven waarmee u deze kunt afstellen luchtgat. Het is dus mogelijk om de meest geschikte bedrijfsparameters van de generator te selecteren.

Stap vier. De laatste fase montage en installatie van generatoren
Alle bevestigingsmiddelen, evenals het waterrad, moeten worden geverfd. Ten eerste zorgt dit ervoor dat het apparaat er mooier uitziet. En ten tweede beschermt de verf het metaal tegen roest, die snel in de buurt van een waterbron zal verschijnen. Het zou leuk zijn om de generator uit te rusten met een beschermende vleugel die spatten verwijdert, maar de auteur had er geen geschikt materiaal.

Op de foto ziet u de plaats waar de generator zal worden geïnstalleerd. Dit is een pijp waaruit water uit een dam stroomt. Het verschil bedraagt ​​ongeveer 3 meter. Het rad neemt slechts een bepaald deel van de totale waterstroom op. Op de praktijk beste resultaten toonde de positie wanneer het water onder een hoek van 10 uur binnenkomt en onder een hoek van 5 uur naar buiten komt. Dan wordt de grootste kracht bereikt.

Groenen over de hele wereld protesteren steeds vaker tegen de ontwikkeling van nieuwe olie, gas, steenkool en andere grondstoffen massaal gebruik verbrandingsmotoren over de hele wereld, die de ernstigste vervuiling van ons milieu veroorzaken. Beroemdheden uit de mode-, theater- en filmwereld roepen op om zuiniger te leven in termen van energieverbruik. Ze gingen op de daken van hun herenhuizen zitten zonnepanelen, windgeneratoren(zoals bijvoorbeeld acteur Leonardo DiCaprio).

Meer gewone mensen Begrijp ook dat iets kan afhangen van hun gedrag, en als dat tenminste één is een mens zal vinden een alternatief voor de verbrandingsmotor, dan wordt de wereld een stukje schoner. Daarom is het in dorpen, steden en in ons land, waar vallend of stromend water is, een bepaalde plas water op een heuvel, mogelijk om met je eigen handen een mini-waterkrachtcentrale te maken en daardoor zowel jezelf als Hare Majesteit Natuur. Dit is een alternatief voor een benzine- of dieselgenerator, die nog steeds op brandstof draait en bijtende emissies in het milieu veroorzaakt.

Wat als meer dan één persoon en meer dan één huishouden besluiten een alternatieve manier te vinden om aan elektriciteit te komen? Wat als het een hele stad, dorp, aul is? Hier zal de belasting op de natuur aanzienlijk afnemen. En het blijft in de zak van de consument meer geld voor huishoudelijke behoeften, omdat elektriciteit uit een mini-waterkrachtcentrale, gecreëerd door de handen en geesten van enthousiastelingen, ongeveer drie keer goedkoper is dan het kopen van elektriciteit bij reguliere producenten (WKK, kerncentrales, industriële waterkrachtcentrales).

Het vinden van het juiste water

Onlangs zag ik korte video, waar werd getoond hoe studenten van een van de westerse hogescholen in een gewoon Indiaas dorp besloten een mini-waterkrachtcentrale te bouwen. Er is geen elektriciteit in die wildernis, jongeren vluchten naar de steden, maar wat gebeurt er als je de bewoners elektriciteit geeft? Er is geen rivier als zodanig in het dorp, maar er is wel een stuwmeer. Naturel schaaltje met Een grote hoeveelheid water ligt iets boven het dorpsniveau. Wat hebben de leerlingen bedacht?

Met hun slimme hoofden realiseerden ze zich dat, aangezien er hier geen stroom vanuit de natuur is, deze wel kan worden gecreëerd! Door de handen van ingehuurde arbeiders werd een overdekte lange pijp met een diameter van een meter geïnstalleerd, en het ene uiteinde ervan werd afgesloten op een reservoir, en het andere uiteinde ging naar een kleine en langzaam bewegende rivier. Door het hoogteverschil stroomde water uit het reservoir door de buis naar beneden, steeds sneller, en bij de uitgang ontstond al een vrij krachtige stroom, die tegen de bladen van de mini-waterkrachtcentrale rustte. De pijp waarin het water van het reservoir is opgesloten, loopt zo schilderachtig langs de heuvel naar beneden dat het lijkt alsof een enorme python langzaam van boven naar beneden kruipt en mensen met zijn omvang afschuw bezorgt. plaatselijke bewoners. Je wilt het met je handen aanraken, voelen, de kracht ervan voelen.

Als iets soortgelijks wordt gecreëerd in een Indiaas dorp, waarom probeer je dan niet hetzelfde te doen in een Russisch dorp? Als er geen snelstromende rivier in de buurt is, maar wel een stuwmeer, dan is de bouw van een mini-waterkrachtcentrale ook mogelijk. Je hoeft alleen maar naar het terrein te kijken, maar één ding is duidelijk: het reservoir - of het nu natuurlijk of kunstmatig is - moet hoger liggen dan de plaats waar de waterkrachtcentrale zal worden geïnstalleerd. Als het hoogteverschil aanzienlijk is, nog beter! De waterstroom zal van boven naar beneden sterker verlopen, waardoor het mogelijke vermogen van de opgewekte elektriciteit zal toenemen.

Het is niet nodig om dure leidingen te kopen om een ​​kunstmatige waterstroom te organiseren. Je kunt met je eigen handen een soort goot maken en het water uit het reservoir er doorheen laten versnellen. Om te beginnen is het beter om over het algemeen alle beschikbare middelen te nemen, ook al zijn het geen oude leidingen. grote diameter voor nu, en bouw een proefversie van het afvoeren van water uit het reservoir erboven. Op deze manier wordt het mogelijk om de stroomsnelheid te meten (hoe je dit moet doen, heb ik eerder geschreven). Als er een snelstromende rivier in de buurt is, is het niet nodig om dammen of goten te bouwen of kunstmatig een waterstroom te creëren. Op dergelijke plaatsen kunnen zonder problemen mini-waterkrachtcentrales in de vorm van een slinger, propeller, Dardieu-rotor of waterrad worden geïnstalleerd.

Het zal belangrijk zijn om de structuur te beschermen. Hoe? Voor de mini-waterkrachtcentrale moet een beschermend scherm van gaas of een diffusor worden geïnstalleerd, zodat fragmenten van bomen, of zelfs hele boomstammen, langs de rivier drijven, evenals levende en dode vissen en allerlei soorten afval. val niet op de turbinebladen, maar zweef voorbij.

De eenvoudigste doe-het-zelf-mini-waterkrachtcentrale

Bijna iedereen kan met zijn eigen handen zijn eigen mini-waterkrachtcentrale creëren. Voorbeelden? Om tijdens een wandeling verlichting te krijgen, gebruiken veel toeristen een gewone fiets, waarmee ze zich verplaatsen. Op elk fietswiel plaatsen ze springers van bijvoorbeeld stukjes dun ijzer tussen de spaken en brengen eerst met hun handen en vervolgens met een tang de randen van het vel achter de spaak, waardoor de springer wordt vastgezet. De lengte van de springer moet overeenkomen met de helft van de diameter van het wiel, dat wil zeggen de afstand van de velg tot de naaf overbruggen. In feite zou het gelijk moeten zijn aan de lengte van de breinaald. Het zou optimaal zijn om vier van dergelijke jumpers te installeren volgens de hoofdrichtingen: Noord, Zuid, West, Oost. Vervolgens heb je een gewone fietsgenerator nodig en een daarop aangesloten zaklamp.

Het is tijd om te gaan wandelen. Je moet stoppen voor de nacht bij de rivier. Nou, laat de muggen maar bijten! Maar je kunt wel een video van het feest maken en foto's rond het vuur maken. Dit is heel schilderachtig! Het water in de rivier moet een merkbare stroming hebben en dan zal onze mini-waterkrachtcentrale op de camping werken. "Laat er licht zijn!" - zei de monteur en maakte kortsluiting. Nee, dit gaat niet over ons.

"Laat er licht zijn!" - zei de toerist en liet het wiel met ijzeren springers een derde in het water van de stromende rivier zakken. De fiets zelf wordt op een kleine standaard geplaatst, of aan een boom of een pin op de kust opgehangen, zodat een derde van het wiel in de stroom is ondergedompeld. Het water drukt op de springers, laat het wiel draaien, de generator zet de waterenergie om in stroom en een mini-zaklamp verlicht de parkeerplaats.

Er is geen risico dat de batterijen defect raken, aangezien er bij het gebruik van een conventionele zaklamp geen risico bestaat dat ze leeg raken, u hoeft ze niet mee te nemen op een kampeertrip. grote hoeveelheden. De stroom van de rivier zal nergens verdwijnen. Toeristen verblijven het vaakst op bewezen plaatsen. Dus zodra u ontvangt elektriciteit via een mini-velo-waterkrachtcentrale op de plaats waar ze overnachten, zullen ze zich deze plek herinneren en proberen de donkere tijd van de dag hier te verdrijven.

Onderhandelingsproblemen

Figuurlijk gesproken is het aansteken van één kaars één ding, maar duizenden aansteken en mensen licht geven, zoals Prometheus deed, is een heel andere zaak. Een compacte waterkrachtcentrale als elektriciteitsbron kan door zijn verschijning in het dagelijks gebruik het gevestigde beeld en de stand van zaken verstoren.

De grootste monopolies zijn eraan gewend dat zij degenen zijn die elektriciteit produceren voor kleine nederzettingen; verkoopfilialen zijn gewend geld te ontvangen voor het leveren van goederen - kWh aan de consument; Waar kunnen mini-waterkrachtcentrales in dit plan worden geplaatst? En nog niet gecontroleerd door monopolisten? Ik zal meteen zeggen dat het niet eenvoudig zal zijn om een ​​dergelijk project te coördineren met de lokale autoriteiten in Rusland, net als elk ander nieuw bedrijf. Maar het resultaat is de moeite waard.

Onder een compacte (mini)waterkrachtcentrale wordt in het algemeen verstaan ​​een centrale die een vermogen tot 100 kW produceert. Ambachtslieden Door met hun handen en hoofd te werken, kunnen ze dit vrij gemakkelijk bouwen nuttig ding in uw eigen stad of dorp, zelfs in een particulier huishouden. Maar alleen als er geschikt zijn Natuurlijke omstandigheden en de wens om iets NIEUWS te creëren, geld te besparen, dat wil zeggen in de toekomst minder te betalen voor elektriciteit.

Als je een video of foto bekijkt van sommige mini-waterkrachtcentrales, zul je zien dat ze er soms heel vreemd uitzien. Maar voor de tijdgenoten van Leonardo Da Vinci leken zijn vliegwielen met enorme vleugels ook op zijn minst vreemd, en met zijn gedurfde experimenten en ideeën maakte de grote Italiaan veel mensen van zijn tijd volledig bang. Dus? Wij herinneren ons die mensen niet. En de tekeningen en creaties van Leonardo zullen eeuwenlang voortleven. Bouw met je eigen handen een mini-waterkrachtcentrale, experimenteer, durf! De natuur en nakomelingen zullen alleen maar “Bedankt” tegen je zeggen!

Michail Bersenev

Er zijn ook ambachtslieden in Tadzjikistan, niet slechter dan Indiase:

Als gevolg van de constante stijging van de prijs van energiebronnen op basis van koolhydraten, besteden deskundigen steeds meer aandacht aan de voordelen die het gebruik van elektriciteit oplevert. op een economische manier. Eén van de meest economische en milieuvriendelijke...

Als gevolg van de voortdurende stijging van de kosten van koolhydraatenergiebronnen besteden deskundigen steeds meer aandacht aan de voordelen die worden geboden door het gebruik van elektriciteit die op een meer economische manier wordt verkregen. Een van de meest economische en milieuvriendelijke manieren om elektriciteit op te wekken is een waterkrachtcentrale voor thuis, waarvan de kosten worden beperkt tot de primaire bouw en onderhoud apparatuur. Maar niet elke plaats heeft dat natuurlijke mogelijkheden voor de constructie van dergelijke constructies, die een krachtige waterstroom vereisen en een groot hoogteverschil gecreëerd door de dam, komen in dit geval mini-waterkrachtcentrales de energie-ingenieurs te hulp.

Werkingsprincipe en mini-waterkrachtcentrale

Het werkingsprincipe van deze apparatuur is vrij eenvoudig, wat bijdraagt ​​aan de betrouwbaarheid ervan. De waterstroom, die op de turbinebladen valt, drijft een hydraulische aandrijving aan die is aangesloten op een elektrische generator, die zorgt voor de opwekking van elektriciteit onder controle van een besturingssysteem.
Moderne mini-waterkrachtcentrales zijn uitgerust met een besturingssysteem dat het mogelijk maakt om in automatische modus te werken met een onmiddellijke overgang naar handmatige bediening in geval van nood. noodsituatie. Met een beveiligingssysteem op meerdere niveaus kunt u overbelasting van apparatuur tijdens het wisselen voorkomen externe omstandigheden. Het ontwerp van de stations maakt minimalisering mogelijk bouwwerkzaamheden tijdens de installatie van de benodigde apparatuur.

Soorten mini-waterkrachtcentrales

Een mini-waterkrachtcentrale is apparatuur met een vermogen van 1 tot 3000 kW, waaronder een waterinlaatapparaat (turbine), een opwekkingseenheid en een apparatuurbesturingssysteem.
Afhankelijk van de gebruikte watervoorraden zijn mini-waterkrachtcentrales onderverdeeld in verschillende categorieën:

• run-of-river-stations die de energie van kleine rivieren met georganiseerde reservoirs gebruiken. Voornamelijk gebruikt op vlak terrein;
• stationaire elektriciteitscentrales snelle stroom tijdens de exploitatie van bergrivieren;
• stations die gebruik maken van verschillen in waterstroming industriële ondernemingen;
• mobiele stations die versterkte slangen gebruiken om de stroom te organiseren.

Afhankelijk van de verwachte druk van de waterstroom zijn de hydraulische eenheid en de turbine ontworpen om het vermogen van de elektriciteitsopwekkingseenheid aan te passen om de vereiste rotatiesnelheid van de generator te garanderen en het creëren van de vereiste stroomfrequentie te vergemakkelijken.

Voor verschillende omstandigheden voor de exploitatie van mini-waterkrachtcentrales zijn geschikte turbineontwerpen ontwikkeld:

• bij een hoge waterstroomdruk van meer dan 60 m worden radiaal-axiale en emmerturbines gebruikt;
• met een gemiddelde stroomintensiteit van 25 - 60 m hebben turbines met roterende schoepen en radiaal-axiale ontwerpen zichzelf goed bewezen;
• bij lagedrukstromingen is het winstgevender om roterende blad- en propellerconstructies te gebruiken die in kamers van gewapend beton zijn geplaatst.

Video van een zelfgemaakte waterkrachtcentrale

Kenmerken van het aansluiten van mini-waterkrachtcentrales

Door het ontwerp van deze apparatuur kunt u stations rechtstreeks op het voedingsnetwerk aansluiten, in dit geval wordt het gebruikt synchrone generator. Voor het creëren lokaal netwerk Ze gebruiken een asynchrone eenheid, die is uitgerust met een ballastlaadeenheid die nodig is om overtollig vermogen af ​​te voeren om uitval van voedingssystemen en plotselinge veranderingen in de belangrijkste parameters van het netwerk te voorkomen.

Voor- en nadelen van mini-waterkrachtcentrales

Naar de voordelen van werk vergelijkbare systemen kan worden toegeschreven:

• milieuveiligheid van de apparatuur en geen noodzaak voor overstromingen grote gebieden;
• lage kosten van opgewekte elektriciteit, die meerdere malen goedkoper is dan die opgewekt door thermische energiecentrales;
• eenvoud en betrouwbaarheid van de gebruikte apparatuur en de mogelijkheid om deze in autonome modus te laten werken;
• onuitputtelijkheid van de gebruikte natuurlijke hulpbronnen

Nadelen zijn onder meer:

• onderbrekingen in de stroomvoorziening naar bepaalde regio's wanneer apparatuur uitvalt, in het geval van gebruik van een mini-waterkrachtcentrale als lokale bron. Dit wordt gecompenseerd door de aanwezigheid van een noodstroomvoorziening die automatisch wordt aangesloten;
• zwakke productie- en reparatiebasis van deze energievoorzieningssector in ons land.

Als er een rivier of zelfs een beekje in de buurt van uw huis stroomt, kunt u met behulp van een zelfgemaakte mini-waterkrachtcentrale gratis elektriciteit krijgen. Wellicht zal dit geen hele grote toevoeging aan het budget zijn, maar het besef dat je zelf over elektriciteit beschikt kost veel meer. Welnu, als er bijvoorbeeld in een datsja geen centrale stroomvoorziening is, dan zijn zelfs kleine hoeveelheden elektriciteit eenvoudigweg nodig. En dus zijn er voor het creëren van een zelfgemaakte waterkrachtcentrale ten minste twee voorwaarden vereist: de beschikbaarheid van een waterbron en het verlangen.

Als beide aanwezig zijn, is het eerste wat u moet doen het meten van de snelheid van de rivierstroom. Dit is heel eenvoudig: gooi een takje in de rivier en meet de tijd waarin het 10 meter blijft drijven. Door meters door seconden te delen, krijgt u de huidige snelheid in m/s. Als de snelheid minder dan 1 m/s bedraagt, zal een productieve mini-waterkrachtcentrale niet werken. In dit geval kunt u proberen de stroomsnelheid te verhogen door het kanaal kunstmatig te verkleinen of een kleine dam te maken als u te maken heeft met een klein stroompje.

Als richtlijn kunt u de relatie gebruiken tussen de stroomsnelheid in m/s en het vermogen van de elektriciteit die uit de schroefas wordt verwijderd in kW (schroefdiameter 1 meter). De gegevens zijn experimenteel; in werkelijkheid hangt het resulterende vermogen van veel factoren af, maar het is geschikt voor evaluatie.

0,5 m/s – 0,03 kW,
0,7 m/s – 0,07 kW,
1 m/s – 0,14 kW,
1,5 m/s – 0,31 kW,
2 m/s – 0,55 kW,
2,5 m/s – 0,86 kW,
3 m/s -1,24 kW,
4 m/s – 2,2 kW, enz.

Stroom zelfgemaakte mini-waterkrachtcentrale evenredig met de derde macht van de stroomsnelheid. Zoals reeds aangegeven, als de stroomsnelheid onvoldoende is, probeer deze dan kunstmatig te verhogen, als dit uiteraard mogelijk is.

Soorten mini-waterkrachtcentrales

Er zijn verschillende hoofdopties voor zelfgemaakte mini-waterkrachtcentrales.

Waterrad

Dit is een wiel met bladen die loodrecht op het wateroppervlak zijn gemonteerd. Het wiel is minder dan half ondergedompeld in de stroming. Water drukt op de messen en laat het wiel draaien. Er zijn ook turbinewielen met speciale bladen die zijn geoptimaliseerd voor de vloeistofstroom. Maar dat is genoeg complexe ontwerpen meer fabrieksmatig dan zelfgemaakt.

Rotor Daria

Dit is een rotor met verticale as rotatie gebruikt om te genereren elektrische energie. Een verticale rotor die roteert door het drukverschil op de bladen. Het drukverschil ontstaat door de vloeistofstroom rond complexe oppervlakken. Het effect is vergelijkbaar met de lift van een draagvleugelboot of de lift van een vliegtuigvleugel. Dit ontwerp werd in 1931 gepatenteerd door Georges Jean-Marie Darrieux, een Franse luchtvaartingenieur. Wordt ook vaak gebruikt in windturbineontwerpen.

De waterkrachtcentrale van Garlyandnaya

De waterkrachtcentrale bestaat uit lichte turbines - hydraulische propellers, gespannen en stevig bevestigd in de vorm van een slinger aan een kabel die over de rivier wordt geworpen. Het ene uiteinde van de kabel is bevestigd in het steunlager, het andere uiteinde roteert de generatorrotor. In dit geval speelt de kabel de rol van een soort as, waarvan de rotatiebeweging wordt overgebracht naar de generator. De waterstroom roteert de rotoren, de rotoren roteren de kabel.

Propeller

Ook ontleend aan de ontwerpen van windenergiecentrales, een soort ‘onderwaterwindturbine’ verticale rotor. In tegenstelling tot een luchtpropeller heeft een onderwaterpropeller bladen van minimale breedte. Voor water is een bladbreedte van slechts 2 cm voldoende. Bij een dergelijke breedte zal er sprake zijn van minimale weerstand en maximale rotatiesnelheid. Deze breedte van de schoepen is gekozen voor een stroomsnelheid van 0,8-2 meter per seconde. Bij hogere snelheden kunnen andere maten optimaal zijn. De propeller beweegt niet door de waterdruk, maar door het opwekken van hefkracht. Net als een vliegtuigvleugel. De propellerbladen bewegen over de stroming in plaats van in de richting van de stroming te worden gesleept.

Voor- en nadelen van verschillende zelfgemaakte mini-waterkrachtcentralesystemen

Gebreken slinger waterkrachtcentrale voor de hand liggend: hoog materiaalverbruik, gevaar voor anderen (lange onderwaterkabel, rotoren verborgen in het water, blokkeren van de rivier), laag rendement. De waterkrachtcentrale van Garland is een soort kleine dam. Het is raadzaam om te gebruiken in onbewoonde, afgelegen gebieden met passende waarschuwingsborden. Mogelijk is toestemming van autoriteiten en milieuactivisten vereist. De tweede optie is een beekje in je tuin.
Rotor Daria- moeilijk te berekenen en te vervaardigen. Aan het begin van het werk moet je het ontspannen. Maar het is aantrekkelijk omdat de rotoras verticaal is geplaatst en het vermogen over water kan worden afgenomen, zonder extra tandwielen. Zo'n rotor zal roteren bij elke verandering in de stroomrichting - dit is een pluspunt.

Meest voorkomende wanneer het bouwen van zelfgemaakte waterkrachtcentrales ontving schema's van de propeller en het waterrad. Omdat deze opties relatief eenvoudig te vervaardigen zijn, minimale berekeningen vereisen, tegen minimale kosten worden geïmplementeerd, een hoge efficiëntie hebben en eenvoudig te configureren en te bedienen zijn.

Als u niet over een waterenergiebron beschikt, kunt u uw eigen windenergiecentrale maken.

P een voorbeeld van de eenvoudigste mini-waterkrachtcentrale

De eenvoudigste waterkrachtcentrale kan snel worden gebouwd vanaf een gewone fiets met een dynamische koplamp. Verschillende bladen (2-3) moeten worden vervaardigd uit gegalvaniseerd ijzer of dun aluminiumplaat. De bladen moeten de lengte hebben van de velg tot de naaf en 2-4 cm breed zijn. Deze bladen worden tussen de spaken geïnstalleerd met behulp van elke beschikbare methode of met behulp van vooraf voorbereide bevestigingsmiddelen.
Als u twee mesjes gebruikt, plaatst u deze tegenover elkaar. Als je meer messen wilt toevoegen, deel dan de omtrek van het wiel door het aantal messen en installeer ze op gelijke afstanden. Je kunt experimenteren met de onderdompelingsdiepte van het wiel met bladen in het water. Meestal is het voor een derde tot de helft ondergedompeld.
De optie van een reizende windenergiecentrale werd eerder overwogen.

Zo'n micro-waterkrachtcentrale neemt niet veel ruimte in beslag en zal fietsers perfect van dienst zijn - het belangrijkste is de aanwezigheid van een beekje of beekje - meestal de plaats waar het kamp is opgezet. Een mini-waterkrachtcentrale van een fiets kan een tent verlichten en opladen Telefoons of andere gadgets.

De volgende in de rij zijn ontwerpen, waarvan het prototype de free-flow (model 1964) slinger-waterkrachtcentrale van V. Blinov was.

De waterkrachtcentrales die besproken zullen worden zijn free-flow, met een vrij originele turbine gemaakt van zogenaamde Savonius-rotoren, gespannen op een gemeenschappelijke (misschien flexibele, composiet) werkas. Voor de installatie ervan zijn geen dammen of andere grootschalige hydraulische constructies nodig. Ze kunnen zelfs in ondiep water met volledige efficiëntie werken, wat, gecombineerd met de eenvoud, compactheid en betrouwbaarheid van het ontwerp, deze waterkrachtcentrales zeer veelbelovend maakt voor boeren en tuinders wier percelen zich in de buurt van kleine waterlopen (rivieren) bevinden. , beken en sloten).

In tegenstelling tot dammen is het bekend dat vrijstromende waterkrachtcentrales alleen kinetische energie gebruiken stromend water. Om het vermogen te bepalen is er een formule:

N=0,5*p*V3*F*n (1),

N - vermogen op de werkas (W),
- p - dichtheid van water (1000 kt/m3),
- V - rivierstroomsnelheid (m/s),
- F - dwarsdoorsnede van het actieve (onderdompelbare) deel van het werklichaam van de hydraulische machine (m2),
- n - energieconversie-efficiëntie.

Zoals blijkt uit formule 1, bij een riviersnelheid van 1 m/s per rivier vierkante meter De dwarsdoorsnede van het actieve deel van de hydraulische machine heeft idealiter (wanneer n=1) een vermogen gelijk aan slechts 500 W. Deze waarde is duidelijk klein voor industrieel gebruik, maar is ruim voldoende voor een bijkomend perceel van een boer of zomerbewoner. Bovendien kan het worden vergroot door de parallelle werking van verschillende “hydro-energieslingers”.

En nog een subtiliteit. De snelheid van de rivier in de verschillende secties is verschillend. Voordat u met de bouw van een mini-waterkrachtcentrale begint, is het daarom noodzakelijk om het energiepotentieel van uw rivier te bepalen met behulp van de eenvoudige beschreven methode. Laten we er alleen aan denken dat de afstand die de meetvlotter aflegt, gedeeld door de tijd die hij passeert, overeenkomt met de gemiddelde stroomsnelheid in dit gebied. Er moet ook worden opgemerkt: deze parameter zal veranderen afhankelijk van de tijd van het jaar.

Daarom moeten ontwerpberekeningen worden gemaakt op basis van de gemiddelde rivierstroomsnelheid (gedurende de geplande exploitatieperiode van de mini-waterkrachtcentrale).

Figuur 1. Savonius-rotoren voor zelfgemaakte mini-waterkrachtcentrales met slingers:

a, b - messen; 1 - dwars, 2 - uiteinde.

Vervolgens moet u de grootte van het actieve deel van de hydraulische machine en het type ervan bepalen. Omdat de gehele mini-waterkrachtcentrale zo eenvoudig en ongecompliceerd mogelijk moet worden vervaardigd, het meest geschikt type De converter is een Savonius-rotor met een end-end-ontwerp. Bij volledige onderdompeling in water kan de waarde van F gelijk worden gesteld aan het product van de rotordiameter D en zijn lengte L, en n=0,5. De rotatiefrequentie f wordt bepaald met een voor de praktijk aanvaardbare nauwkeurigheid met behulp van de formule:

f=48V/3,14D (tpm) (2).

Om de waterkrachtcentrale zo compact mogelijk te maken, moet het in de berekening gespecificeerde vermogen worden gecorreleerd met de werkelijke belasting, waarvan de stroomvoorziening moet worden geleverd door de mini-waterkrachtcentrale (aangezien, in tegenstelling tot een windturbine, de huidige wordt continu aan het consumentennetwerk geleverd). In de regel wordt deze elektriciteit gebruikt voor verlichting, het voeden van de tv, radio en koelkast. Bovendien wordt alleen deze de hele dag voortdurend in gebruik genomen. De rest van de elektrische apparaten werken voornamelijk 's avonds. Op basis hiervan is het raadzaam om hierop te focussen maximale kracht uit één “hydro-energieslinger” van ongeveer 250-300 W, die de piekbelasting dekt met behulp van een batterij die wordt opgeladen door een mini-waterkrachtcentrale.

De overdracht van koppel van de werkas van een hydraulische krachtcentrale naar de poelie van een elektrische generator wordt meestal uitgevoerd met behulp van een tussenoverbrenging. Dit element kan strikt genomen echter worden uitgesloten als de generator die wordt gebruikt bij het ontwerp van een microwaterkrachtcentrale een bedrijfsrotatiesnelheid heeft van minder dan 750 tpm. Vaak moet je echter directe communicatie weigeren. Voor de overgrote meerderheid van in eigen land geproduceerde generatoren ligt de operationele rotatiesnelheid bij het begin van de vermogensafgifte in het bereik van 1500-3000 tpm. Dit betekent dat er extra coördinatie nodig is tussen de schachten van de waterkrachtcentrale en de elektrische generator.

Nu het voorlopige theoretische deel achter de rug is, laten we eens kijken naar specifieke ontwerpen. Elk van deze heeft zijn eigen voordelen.

Hier is bijvoorbeeld een semi-stationaire mini-waterkrachtcentrale met vrije doorstroming met een horizontale opstelling van twee coaxiale, 90° ten opzichte van elkaar gedraaide (om zelfstarten te vergemakkelijken) en star verbonden Savonius-rotoren van het transversale type. Bovendien zijn de belangrijkste onderdelen en componenten van deze zelfgemaakte waterkrachtcentrale gemaakt van hout als het meest betaalbare en "gehoorzame" bouwmateriaal.

De voorgestelde mini-waterkrachtcentrale is onderdompelbaar. Dat wil zeggen dat het draagframe zich onderaan over de waterloop bevindt en wordt versterkt met scheerlijnen of palen (als er bijvoorbeeld loopbruggen, een aanlegsteiger, enz. in de buurt zijn). Dit wordt gedaan om te voorkomen dat de constructie door de waterloop zelf wordt meegevoerd.

Fig. 2. Onderdompelbare mini-waterkrachtcentrale met horizontale dwarsrotoren:
1 - basisligger (balk 150x100, 2 stuks), 2 - onderste dwarsbalk (plank 150x45, 2 stuks), 3 - middelste dwarsbalk (balk 150x120, 2 stuks), 4 - stijgbuis (rondhout met een diameter van 100, 4 st.), 5 bovenste ligger (plank 150x45, 2 st.), 6 - bovenste dwarsbalk (plank 100x40, 4 st.), 7 - tussenas (roestvrij staal, staaf met een diameter van 30) , 8 - katrolblok, 9 - constante generatorstroom, 10 - "gander" met een porseleinen rol en een tweeaderige geïsoleerde draad, 11 - basisplaat (200x40 plaat), 12 - aandrijfpoelie, 13 - houten lagersamenstel (2 stuks), 14 - "hydroenergy garland" rotor (D600, L1000, 2 stuks), 15 schijf (van planken van 20-40 mm dik in een schild geslagen, 3 stuks); metalen bevestigingselementen (inclusief beugels, naven van buitenste schijven) zijn niet weergegeven.

Uiteraard moet de diepte van de rivier op de installatieplaats van de mini-waterkrachtcentrale kleiner zijn dan de hoogte van het steunframe. Anders is het erg moeilijk (zo niet onmogelijk) om te voorkomen dat er water in de elektrische generator terechtkomt. Welnu, als de plaats waar de mini-waterkrachtcentrale zich zou moeten bevinden een diepte heeft van meer dan 1,5 m of als er een grote hoeveelheid water is en de stroomsnelheid sterk varieert gedurende het jaar (wat overigens nogal typisch voor met sneeuw gevoede waterlopen). dit ontwerp Het wordt aanbevolen om uit te rusten met drijvers. Hierdoor kan het ook gemakkelijk worden verplaatst wanneer het op een rivier wordt geïnstalleerd.

Het draagframe van een mini-waterkrachtcentrale is een rechthoekig frame gemaakt van hout, planken en kleine boomstammen, bevestigd met spijkers en draad (kabels). Metalen delen van de constructie (spijkers, bouten, klemmen, hoeken, enz.) moeten, indien mogelijk, gemaakt zijn van van roestvrij staal of andere corrosiebestendige legeringen.

Welnu, aangezien de exploitatie van een dergelijke mini-waterkrachtcentrale onder Russische omstandigheden vaak slechts seizoensgebonden mogelijk is (vanwege het bevriezen van de meeste rivieren), wordt na het verstrijken van de bedrijfsperiode de gehele aan land getrokken constructie aan een grondige inspectie onderworpen. Rotte exemplaren worden tijdig vervangen houten elementen, verroeste metalen onderdelen, ondanks de genomen voorzorgsmaatregelen.

Een van de belangrijkste componenten van onze mini-waterkrachtcentrale is een “waterkrachtslinger” van twee stevig bevestigde (en één geheel vormend op de werkas) rotoren. Hun schijven kunnen eenvoudig worden gemaakt van planken met een dikte van 20-30 mm. Om dit te doen, maak je er een schild van en gebruik je een kompas om een ​​cirkel te bouwen met een diameter van 600 mm. Daarna wordt elk van de planken gesneden volgens de curve die erop is verkregen. Nadat ze de werkstukken op twee stroken tegen elkaar hebben geslagen (om de vereiste stijfheid te geven), herhalen ze alles drie keer - afhankelijk van het aantal benodigde schijven.

Wat de messen betreft, is het raadzaam om ze van dakijzer te maken. Of beter nog, uit cilindrische roestvrijstalen containers (vaten) van geschikte grootte en in tweeën gesneden (langs de as), waarin meestal landbouwmeststoffen en andere agressieve materialen worden opgeslagen en getransporteerd. In extreme gevallen kunnen de messen van hout zijn. Maar hun gewicht (vooral na een lang verblijf in het water) zal aanzienlijk toenemen. En dit moet in gedachten worden gehouden bij het creëren van mini-waterkrachtcentrales op drijvers.

Aan de uiteinden van de “hydro-energieslinger” zijn puntige steunen bevestigd. In wezen zijn dit korte cilinders met een brede flens en een eindgleuf voor een sleutel. De flens wordt met vier bouten aan de bijbehorende rotorschijf bevestigd.

Om wrijving te verminderen, bevinden zich lagers op de middelste dwarsbalken. En omdat gewone kogel- of rollagers niet geschikt zijn om in water te werken, gebruiken ze... zelfgemaakte houten lagers. Het ontwerp van elk van hen bestaat uit twee klemmen en insteekplaten met een gat voor de doorgang van een pensteun. Bovendien zijn de middelste lagerschalen zo gepositioneerd dat de houtvezels evenwijdig aan de as lopen. Bovendien worden speciale maatregelen genomen om ervoor te zorgen dat de inlegplaten stevig tegen zijdelingse beweging worden bevestigd. Dit gebeurt met behulp van spanbouten.

Afb.3. Glijlager montage:
1 - krimpbeugel (St3, strip 50x8, 4 stuks), 2 - middelste framedwarsbalk, 3 - krimpinzet (gemaakt van hardhout, 2 stuks), 4 vervangbaar inzetstuk (gemaakt van hardhout, 2 stuks) , 5 - M10 bout met Grover moer en ring (4 sets), 6 - M8 tapeind met twee moeren en ringen (2 st.).

Elke autogenerator wordt gebruikt als elektrische generator in de microwaterkrachtcentrale in kwestie. Ze produceren 12-14 V DC en kunnen eenvoudig op beide worden aangesloten accu en elektrische apparaten. Het vermogen van deze machines is ongeveer 300 W.

Het ontwerp van een draagbare mini-waterkrachtcentrale met een verticale opstelling van een "slinger" en een generator is ook heel acceptabel voor zelfproductie. Zo'n waterkrachtcentrale is volgens de auteur van de ontwikkeling het minst materiaalintensief. De draagconstructie van de installatie, die de positie in de rivierbedding vastlegt, is een holle stalen staaf (bijvoorbeeld van leidingdelen). De lengte wordt gekozen op basis van de aard van de bodem van de waterloop en de snelheid van de stroming. Bovendien zodanig dat het scherpe uiteinde van de staaf, dat in de bodem wordt gedreven, de stabiliteit van de mini-waterkrachtcentrale en de ononderbroken werking ervan door de stroming zou garanderen. Aanvullend gebruik van striae is ook mogelijk.
Nadat het actieve oppervlak van de rotor is bepaald met behulp van formule (1) en de diepte van de rivier is gemeten op de installatielocatie van de mini-waterkrachtcentrale, is het eenvoudig om de diameter van de hier gebruikte Savonius-rotoren te berekenen. Om het ontwerp eenvoudig en zelfstartend te maken, is het raadzaam om een ​​“hydro-energieslinger” te maken van twee rotoren die zo met elkaar zijn verbonden dat de bladen van de eerste 90° zijn verschoven ten opzichte van de tweede (langs de rotatieas). Om de bedrijfsefficiëntie te vergroten, is de structuur aan de kant van de tegemoetkomende stroom bovendien uitgerust met een schild dat de rol van een leischoep speelt. Welnu, de werkas is gemonteerd in de glijlagers van de bovenste en onderste steunen. In principe kunnen voor een korte werkingsduur van een mini-waterkrachtcentrale (bijvoorbeeld tijdens een wandeltocht) kogellagers met grote diameter worden gebruikt. Als er echter zand of slib in het water zit, moeten deze units na elk gebruik in schoon water worden gewassen.

Rijst. 4. Mini-waterkrachtcentrale met een verticale opstelling van eindrotoren:
1 - steunstang, 2 - onderste lagerconstructie, 3 - "hydroenergy garland" schijf (3 stuks), 4 - rotor (D600, 2 stuks), 5 - bovenste lagerconstructie, 6 - werkas, 7 - transmissie, 8 - elektrische generator, 9 - "gander" met een porseleinen rol en tweekernige geïsoleerde draad, 10 - montageklem voor de generator, 11 - beweegbaar geleidingspaneel; a, b - messen: de beugels aan het bovenste uiteinde van de steunstang zijn niet weergegeven.

De steunen worden met bouten en aan de staaf gelast, afhankelijk van het gewicht van de "hydro-energieslinger" en de noodzaak om deze in delen te demonteren. Het bovenste uiteinde van de werkas van de hydraulische machine is tevens de ingaande as van de vermenigvuldiger, waarvoor (als de eenvoudigste en technologisch meest geavanceerde) een riem kan worden gebruikt.

De elektrische generator wordt opnieuw uit een auto gehaald. Hij is eenvoudig met een klem aan de steunstang te bevestigen. En de draden zelf die uit de generator komen, moeten een betrouwbare waterdichtheid hebben. In de illustraties worden de exacte geometrische verhoudingen van de tussenliggende transmissie niet weergegeven, omdat deze afhankelijk zijn van de parameters van de specifieke generator die u heeft. Welnu, transmissieriemen kunnen worden gemaakt van de binnenband van een oude auto, deze in stroken van 20 mm breed snijden en deze vervolgens in bundels draaien.

Voor de stroomvoorziening van kleine dorpen is een door V. Blinov ontworpen mini-waterkrachtcentrale met slingers geschikt, die niets meer is dan een ketting van tonvormige Savonius-rotoren met een diameter van 300-400 mm, bevestigd aan een flexibele kabel die is uitgerekt over de rivier. Het ene uiteinde van de kabel is bevestigd aan de scharnierende steun en het andere uiteinde via een eenvoudige vermenigvuldiger aan de generatoras. Bij een stroomsnelheid van 1,5-2,0 m/s maakt de rotorketen maximaal 90 tpm. En de kleine omvang van de elementen van de "hydro-energieslinger" maakt het mogelijk om deze micro-waterkrachtcentrale te laten werken op rivieren met een diepte van minder dan een meter.

Het moet gezegd worden dat V. Blinov er vóór 1964 in slaagde verschillende draagbare en stationaire mini-waterkrachtcentrales van zijn eigen ontwerp te creëren, waarvan de grootste een waterkrachtcentrale was, gebouwd nabij het dorp Porozhki (regio Tver). Een paar slingers dreven hier twee standaard auto- en tractorgeneratoren aan met een totaal vermogen van 3,5 kW.

MK 10 1997 I. Dokunin